(57)【要約】 伝動ベルトを構成する積層リング２は、弾性変形可能な複数のリング材２０1〜２０6を積層することにより構成されるものであり、最内層の第１層から第３層までのリング材２０1〜２０3の表面には残留圧縮応力が第４層から第６層のリング材２０4〜２０6の残留圧縮応力よりも大きくなるようにショットピーニングが施されており、第３層のリング材２０3の外周長が第４層のリング材２０4の内周長よりも長く、第３層のリング材２０3は第４層のリング材２０4に圧入される。
2011092996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形可能な複数のリング材を積層してなる積層リングと、環状に配列されて前記積層リングにより結束される複数のエレメントとを備えた伝動ベルトにおいて、
前記リング材の積層数を“ｎ”としたときに、最内層の第１層から予め定められた第ｍ層（ただし、“ｍ”は値１から値ｎ−１までの整数のうちの何れか一つである）までのリング材の表面には、第ｍ＋１層のリング材の残留圧縮応力よりも大きくなるように残留圧縮応力を付与するための表面処理が施されており、第１層から第ｍ層までのリング材は、それぞれの外周面と接する内周面を有する外層側のリング材の内周長よりも長い外周長を有するように形成されていることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項２】
請求項１に記載の伝動ベルトにおいて、
第１層から第ｍ層までのリング材は、それぞれ前記外層側のリング材の内周面に全周にわたって接触していることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項３】
請求項１または２に記載の伝動ベルトにおいて、
第ｋ層のリング材および第ｋ＋１層のリング材が真円状を呈するときに（ただし、“ｋ”は値１から値ｍまでの整数である）、第ｋ層のリング材の外径は第ｋ＋１層のリング材の内径よりも大きいことを特徴とする伝動ベルト。
【請求項４】
請求項３に記載の伝動ベルトにおいて、
第ｋ層のリング材の外径と第ｋ＋１層のリング材の内径との差は、予め定められた条件下における前記伝動ベルトの動力伝達時に前記複数のリング材に生じる引張応力の最大値が予め定められた許容最大引張応力を超えないように定められることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項５】
請求項３または４に記載の伝動ベルトにおいて、
第ｋ＋１層のリング材の内径から第ｋ層のリング材の外径を減じて得られる値をオーバーラップ代としたときに、最内層のリング材と内層側から２番目のリング材との間のオーバーラップ代の絶対値が前記積層リングにおけるすべてのオーバーラップ代の絶対値の中で最大となるように定められることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項６】
請求項３から５の何れか一項に記載の伝動ベルトにおいて、
値ｍは、第ｋ＋１層のリング材の内径から第ｋ層のリング材の外径を減じて得られる値をオーバーラップ代としたときに、前記オーバーラップ代を負の値に設定することによる第ｋ層のリング材に生じる引張応力の減少量の限界値に基づいて定められることを特徴とする伝動ベルト。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の伝動ベルトにおいて、
“ｎ”が値３以上の整数であると共に“ｍ”が値１から値ｎ−２までの整数のうちの何れか一つであるときに、第ｍ＋１層のリング材の外周長が第ｍ＋２層のリング材の内周長よりも長いことを特徴とする伝動ベルト。
【請求項８】
弾性変形可能な複数のリング材を積層してなる積層リングと、環状に配列されて前記積層リングにより結束される複数のエレメントとを備えた伝動ベルトの製造方法において、  前記リング材の積層数を“ｎ”としたときに、最内層の第１層から予め定められた第ｍ層（ただし、“ｍ”は値１から値ｎ−１までの整数のうちの何れか一つである）までのリング材を、それぞれの外周面と接する内周面を有する外層側のリング材の内周長よりも長い外周長を有するように形成すると共に、第１層から第ｍ層までのリング材の表面に第ｍ＋１層のリング材の残留圧縮応力よりも大きくなるように残留圧縮応力を付与するための表面処理を施すことを特徴とする伝動ベルトの製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動ベルトおよびその製造方法に関し、特にベルト式無段変速機に適用される伝動ベルトおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中心軸あるいは想定された中心軸上に中心をもつ円周上に中心軸あるいは想定された中心軸と実質的に平行に複数個のベルトドライブエレメントを渡して構成した籠型プーリと、当該籠型プーリに巻き架けられる伝動ベルトとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この無段変速機では、複数個のベルトドライブエレメントと中心軸あるいは想定された中心軸との距離を変えることで籠型プーリの実効半径を変更し、それにより所望の変速比を得ている。そして、この無段変速機の伝動ベルトは、重ね合わせたときに層間に隙間が出来ないように全周の長さが順に長くなっている関係にある複数個の無端金属薄板（リング材）を重ね合わせてなるリング（積層リング）と、当該リングに対して周方向と直角に取り付けられる複数のベルトエレメントとを含む。【０００３】
また、従来、複数の無終端状リングを嵌め合わすことで層状に形成された積層リングと、この積層リングの周方向に相互に当接可能に連接して配列される多数のＶ型のエレメントとから構成される無段変速機用のＶベルトとして、積層リングの隣接リング間の嵌合クリアランスをマイナスのクリアランスに設定したものも知られている（例えば、特許文献２参照）。このＶベルトでは、積層リングの隣接リング間における嵌め合い前の内側リングの外周長を外側リングの内周長以上とし、それにより、積層リングの隣接リング間の嵌合クリアランスをベルト使用時に積層リングの最内周リングから最外周リングにかけて発生する応力がほぼ等しくなるように設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９８１２５号公報
【特許文献２】特開平１０−１６９７１９号公報
【発明の概要】
【０００５】
ここで、複数のリング材を積層してなる積層リングを備えた伝動ベルトでは、一般に、伝動ベルトの使用時に積層リングの最外周リングから最内周リングに向かうほどリング材で発生する応力が大きくなる傾向が認められ、特に最内層のリング材で発生する応力はかなり大きくなる。これに対して、上記特許文献１に記載の無段変速機に含まれる伝動ベルトのように、無端金属薄板同士間のクリアランスを無くすことで、伝動ベルトに張力（引張力）が付与されたときに複数の無端金属薄板のそれぞれに生じる引張応力を理論上概ね同一とすることができる。しかしながら、このような構造を有する伝動ベルトであっても、長期間使用されると内層側（特に最内層）の無端金属薄板が劣化する傾向にある。また、上記特許文献２に記載の無段変速機用のＶベルトのように積層リングの隣接リング間の嵌合クリアランスをマイナスのクリアランスに設定すれば、比較的低コストで各リング材で発生する応力を均等化させることができる。しかしながら、嵌合クリアランスをマイナス側に大きく設定すると、特許文献２の図１に記載されているように、リング材が撓んで隣接リング間における密着性が損なわれてしまい、積層リングに対するエレメントの組み付けに手間を要するおそれがある。一方、伝動ベルトの使用時に積層リングで発生する応力を低減するためには、積層リングに対して残留圧縮応力を付与しておくことが考えられる。しかしながら、リング材に対して残留圧縮応力を付与する工程は、一般に、隣接リング間における嵌め合い前の内側リングの外周長を外側リングの内周長以上とする工程に比べてコストアップを招く。
【０００６】
そこで、本発明は、弾性変形可能な複数のリング材を積層してなる積層リングを備えた伝動ベルトにおいて、積層リングに対するエレメントの組み付け性を良好に保つと共にコストアップを抑制しつつ伝動ベルトの使用時にリング材で発生する応力を低減することを主目的とする。
【０００７】
本発明による伝動ベルトおよびその製造方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００８】
本発明による伝動ベルトは、
弾性変形可能な複数のリング材を積層してなる積層リングと、環状に配列されて前記積層リングにより結束される複数のエレメントとを備えた伝動ベルトにおいて、
前記リング材の積層数を“ｎ”としたときに、最内層の第１層から予め定められた第ｍ層（ただし、“ｍ”は値１から値ｎ−１までの整数のうちの何れか一つである）までのリング材の表面には、第ｍ＋１層のリング材の残留圧縮応力よりも大きくなるように残留圧縮応力を付与するための表面処理が施されており、第１層から第ｍ層までのリング材は、それぞれの外周面と接する内周面を有する外層側のリング材の内周長よりも長い外周長を有するように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この伝動ベルトを構成する積層リングは、弾性変形可能なｎ個のリング材を積層することにより構成されるものである。この積層リングにおいて、最内層の第１層から予め定められた第ｍ層までのリング材の表面には第ｍ＋１層のリング材の残留圧縮応力よりも大きくなるように残留圧縮応力を付与するための表面処理が施されている。従って、第１層から第ｍ層までのリング材は、それぞれ少なくとも第ｍ＋１層のリング材よりも高い強度（耐力）を有している。また、第１層から第ｍ層までのリング材は、それぞれの外周面と接する内周面を有する外層側のリング材の内周長よりも長い外周長を有するように形成されており、この積層リングを構成するに際して、第１層から第ｍ層までのリング材はそれぞれの外周側（直近外側）のリング材に圧入される。従って、この伝動ベルトが組み立てられた際には、第１層から第ｍ層のリング材には更に圧縮応力が付与され、それにより第１層から第ｍ層までのリング材の強度をより一層高めることができる。そして、第１層から第ｍ層までのリング材の表面に第ｍ＋１層のリング材の残留圧縮応力よりも大きくなるように残留圧縮応力を付与するための表面処理を施すことにより、全層のリング材に残留圧縮応力を付与するための表面処理を施す場合に比べて当該表面処理の施工に伴うコストアップを抑制することができる。更に、第１層から第ｍ層までのリング材の表面に上記表面処理を施すことで、第１層から第ｍ層のリング材のそれぞれを外層側のリング材に圧入することにより第１層から第ｍ層のリング材に対して付与すべき圧縮応力、すなわち内層側（第１層から第ｍ層）のリング材の外周長と外層側（第２層から第ｍ＋１層）のリング材の内周長との差が大きくなるのを抑制することが可能となる。これにより、第ｍ＋１層よりも内側で互いに隣接するリング材同士間の密着性を良好に確保することができる。この結果、この伝動ベルトでは、ショットピーニングを施工するリング材の数を抑えてコストアップを抑制すると共にリング材の密着性を良好に確保することで積層リングに対するエレメントの組み付け性を良好に保ちつつ、伝動ベルトの使用時にリング材で発生する応力を低減することが可能となる。
【００１０】
また、第１層から第ｍ層までのリング材は、それぞれ前記外層側のリング材の内周面に全周にわたって接触しているとよい。これにより、積層リングに対するエレメントの組み付け性を良好に保つことができる。
【００１１】
更に、本発明による伝動ベルトにおいて、第ｋ層のリング材および第ｋ＋１層のリング材が真円状を呈するときに（ただし、“ｋ”は値１から値ｍまでの整数である）、第ｋ層のリング材の外径は第ｋ＋１層のリング材の内径よりも大きくてもよい。これにより、第ｋ層のリング材の外周長を第ｋ＋１層のリング材の内周長よりも長くすることが可能となる。
【００１２】
また、第ｋ層のリング材の外径と第ｋ＋１層のリング材の内径との差は、予め定められた条件下における前記伝動ベルトの動力伝達時に前記複数のリング材に生じる引張応力の最大値が予め定められた許容最大引張応力を超えないように定められてもよい。これにより、第１層から第ｍ層までのリング材の強度をより適正に高めることが可能となる。この場合、第ｋ層のリング材の外径と第ｋ＋１層のリング材の内径との差は、いわゆる公差範囲（基準値に対する許容範囲）内で生じるものよりも大きく、かつ積層リングに張力を付与したときに第ｋ＋１層のリング材の内周面と第ｋ層のリング材の外周面との接触状態が良好に保たれるように第ｋ＋１層のリング材に第ｋ層のリング材を圧入可能とする範囲内に定められるとよい。
【００１３】
更に、第ｋ＋１層のリング材の内径から第ｋ層のリング材の外径を減じて得られる値をオーバーラップ代としたときに、最内層のリング材と内層側から２番目のリング材との間のオーバーラップ代の絶対値が前記積層リングにおけるすべてのオーバーラップ代の絶対値の中で最大となるように定められてもよい。
【００１４】
また、値ｍは、第ｋ＋１層のリング材の内径から第ｋ層のリング材の外径を減じて得られる値をオーバーラップ代としたときに、前記オーバーラップ代を負の値に設定することによる第ｋ層のリング材に生じる引張応力の減少量の限界値に基づいて定められてもよい。これにより、上記表面処理を施すリング材の層数をより適正に定めることができる。
【００１５】
更に、“ｎ”が値３以上の整数であると共に“ｍ”が値１から値ｎ−２までの整数のうちの何れか一つであるときに、第ｍ＋１層のリング材の外周長が第ｍ＋２層のリング材の内周長よりも長くてもよい。これにより、伝動ベルトが組み立てられた際に第ｍ＋１層のリング材に更に圧縮応力を付与することができる。そして、このように伝動ベルトの使用時にリング材で発生する応力が比較的小さい外層側（第ｍ層および第ｍ＋１層）のリング材に対して外周長を直近外側のリング材の内周長よりも長くする比較的低コストな加工を施すと共に、伝動ベルトの使用時にリング材で発生する応力が比較的大きい内層側（第１層から第ｍ層）のリング材に対してショットピーニングを施すことで、ショットピーニングを施工するリング材の数を抑えてコストアップを抑制すると共にリング材の密着性を良好に確保することで積層リングに対するエレメントの組み付け性を良好に保ちつつ、伝動ベルトの使用時にリング材で発生する応力を良好に低減することが可能となる。
【００１６】
本発明による伝動ベルトの製造方法は、
弾性変形可能な複数のリング材を積層してなる積層リングと、環状に配列されて前記積層リングにより結束される複数のエレメントとを備えた伝動ベルトの製造方法において、
前記リング材の積層数を“ｎ”としたときに、最内層の第１層から予め定められた第ｍ層（ただし、“ｍ”は値１から値ｎ−１までの整数のうちの何れか一つである）までのリング材を、それぞれの外周面と接する内周面を有する外層側のリング材の内周長よりも長い外周長を有するように形成すると共に、第１層から第ｍ層までのリング材の表面に第ｍ＋１層のリング材の残留圧縮応力よりも大きくなるように残留圧縮応力を付与するための表面処理を施すことを特徴とする。
【００１７】
この方法により積層リングを構成するに際して、第１層から第ｍ層までのリング材はそれぞれの外周側（直近外側）のリング材に圧入されるので、第１層から第ｍ層のリング材には更に圧縮応力が付与され、それにより第１層から第ｍ層までのリング材の強度をより一層高めることができる。そして、第１層から第ｍ層までのリング材の表面に第ｍ＋１層のリング材の残留圧縮応力よりも大きくなるように残留圧縮応力を付与するための表面処理を施すことにより、全層のリング材に残留圧縮応力を付与するための表面処理を施す場合に比べて当該表面処理の施工に伴うコストアップを抑制することができる。更に、第１層から第ｍ層までのリング材の表面に上記表面処理を施すことで、第１層から第ｍ層のリング材のそれぞれを外層側のリング材に圧入することにより第１層から第ｍ層のリング材に対して付与すべき圧縮応力、すなわち内層側（第１層から第ｍ層）のリング材の外周長と外層側（第２層から第ｍ＋１層）のリング材の内周長との差が大きくなるのを抑制することが可能となる。これにより、第ｍ＋１層よりも内側で互いに隣接するリング材同士間の密着性を良好に確保することができる。この結果、この方法によれば、ショットピーニングを施工するリング材の数を抑えてコストアップを抑制すると共にリング材の密着性を良好に確保することで積層リングに対するエレメントの組み付け性を良好に保ちつつ、伝動ベルトの使用時にリング材で発生する応力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による伝動ベルト１の一例を示す部分断面図である。
【図２】伝動ベルト１の積層リング２を構成するリング材２０1〜２０6を例示する斜視図である。
【図３】内層側リング材２０iおよび外層側リング材２０i+1の構成を示す模式図である。
【図４】リング材２０1〜２０6の構成を例示する模式図である。
【図５】リング材２０1〜２０6の他の構成を例示する模式図である。
【図６】オーバーラップ代δii+1の設定手順を説明するための模式図である。
【図７】オーバーラップ代δii+1の設定手順を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明による伝動ベルト１の一例を示す部分断面図である。同図に示す伝動ベルト１は、駆動側回転軸であるプライマリシャフトに設けられたプライマリプーリと、プライマリシャフトと平行に配置された従動側回転軸としてのセカンダリシャフトに設けられたセカンダリプーリと共に無段変速機（ＣＶＴ）を構成するものである（何れも図示せず）。伝動ベルト１は、可動シーブと固定シーブとからなるプライマリプーリの溝（Ｖ溝）と、同様に可動シーブと固定シーブとからなるセカンダリプーリの溝（Ｖ溝）とに巻き架けられ、プライマリシャフトに付与された動力をセカンダリシャフトへと伝達する。この際、プライマリプーリおよびセカンダリプーリの少なくとも何れか一方の溝幅を変更することにより、プライマリシャフトに付与された動力を無段階に変速しながらセカンダリシャフトへと伝達することができる。
【００２１】
図１に示すように、伝動ベルト１は、弾性変形可能な複数（本実施形態では６個）のリング材２０1〜２０6（図２参照）を積層してなる２個の積層リング２と、環状に配列されて積層リング２により結束される複数（例えば、数百個）のエレメント３とを含む。積層リング２を構成するリング材２０1〜２０6は、それぞれ鋼板製のドラムから切り出された弾性変形可能なものであって、概ね同一の厚み（例えば１８０〜１９０μｍ程度）およびそれぞれについて予め定められた周長（例えば５７０〜６００ｍｍ程度）を有するように加工されている。各エレメント３は、鋼板から切り出され、外側から内側（図中上側から下側）に向かうにつれて互いに接近するように形成された一対の側面３１と、それぞれ幅方向に延在して外方に開口する左右一対の凹部３２とを有する。各エレメント３の凹部３２には、多数のエレメント３を両側から挟み付けるように積層リング２が嵌め込まれる。これにより、２個の積層リング２により多数のエレメント３が環状に配列された状態で結束される。なお、本発明において、積層リング２を構成するリング材の数が上述の個数（６個）に限られないことはいうまでもない。
【００２２】
また、伝動ベルト１では、積層リング２を構成する複数のリング材２０1〜２０6のうち、最外層のリング材２０6以外の少なくとも何れか一つである内層側リング材（圧入側あるいは収縮側リング材）２０iの外周長が当該内層側リング材２０iの外周面２２と接する内周面２１を有するリング材である外層側リング材（被圧入側あるいは拡張側リング材）２０i+1の内周長よりも長くなっている（ただし、“ｉ”は、リング材の総数（積層数）を“ｎ”としたときに、１≦ｉ≦ｎ−１を満たす整数である）。すなわち、内層側リング材２０iと外層側リング材２０i+1とは、図３に示すように両者が共に真円状を呈するときに内層側リング材２０iの外径ｄｏiが外層側リング材２０i+1の内径ｄｉi+1よりも多少大きくなるように形成される。これにより、共に概ね真円状を呈する内層側リング材２０iと外層側リング材２０i+1とを同心に付き合わせたときには、両者の端面２３（図２参照）同士が当接し、内層側リング材２０iが外層側リング材２０i+1内に嵌り込むことはない。
【００２３】
そして、本実施形態では、外層側リング材２０i+1の内径ｄｉi+1から内層側リング材２０iの外径ｄｏiを減じて得られる値がオーバーラップ代（圧入代）δii+1と定められる。この場合、オーバーラップ代δii+1が値０未満（δii+1＜０）である場合には、内層側リング材２０iの外周長が外層側リング材２０i+1の内周長よりも長くなる。従って、オーバーラップ代δii+1が値０未満であれば、積層リング２を構成するに際して、内層側リング材２０iが外層側リング材２０i+1に対して圧入され、積層リング２（伝動ベルト１）が組み立てられた際には、外層側リング材２０i+1の内層側に配置される内層側リング材２０iに対して圧縮応力が付与されることになる。これにより、内層側リング材２０iの強度を高めることが可能となり、積層リング２ひいては伝動ベルト１の耐久性をより向上させることができる。なお、オーバーラップ代δii+1が値０よりも大きい場合には、外層側リング材２０i+1の内周長が内層側リング材２０iの外周長よりも長くなり、内層側リング材２０iの外周面２２と外層側リング材２０i+1の内周面２１との間にクリアランスが形成されることになる。
【００２４】
ここで、ある外層側リング材２０i+1に圧入される内層側リング材２０iの更に内層側にリング材が存在すれば、リング材同士間に多少のクリアランスが存在していたとしても、一般的に内層側リング材２０iよりも内層側のリング材も外層側のリング材（内層側リング材２０i等）に対して圧入されることになる。従って、積層リング２を構成するリング材２０1〜２０6のうち、最内層および最外層のリング材２０1および２０6以外のリング材２０2〜２０5の何れか一つがその外層側のリング材に圧入されるようにすれば、基本的には、当該何れか一つのリング材の内層側に位置することになるすべてのリング材が外層側のリング材に対して圧入されることになるので、当該何れか一つのリング材およびそれよりも内層側のリング材に対して圧縮応力を付与して、それぞれの強度を高めることができる。
【００２５】
また、一般に複数のリング材２０1〜２０6のうちの最内層のリング材２０1が積層リング２全体の最弱部となることから、最内層のリング材２０1のみが内層側から二番目のリング材２０2に圧入されるようにして、最内層のリング材２０1と内層側から二番目のリング材２０2とを、リング材２０1の外周長がリング材２０2の内周長よりも長くなるように、つまり、図４に示すように両者が共に真円状を呈するときにリング材２０1の外径（ｄｏ1）がリング材２０2の内径（ｄｉ2）よりも値｜δ12｜だけ大きくなるように形成してもよい。これにより、積層リング２を構成するに際して、最内層のリング材２０1が内層側から二番目のリング材２０2に対して圧入されることになり、積層リング２（伝動ベルト１）が組み立てられた際にリング材２０1に対して圧縮応力を付与してその強度を高めることが可能となる。
【００２６】
更に、図４に示すように、リング材２０1の外径（ｄｏ1）をリング材２０2の内径（ｄｉ2）よりも値｜δ12｜だけ大きくし、リング材２０2の外径（ｄｏ2）をリング材２０3の内径（ｄｉ3）よりも値｜δ23｜だけ大きくし、リング材２０3の外径（ｄｏ3）をリング材２０4の内径（ｄｉ4）よりも値｜δ34｜だけ大きくし、リング材２０4の外径（ｄｏ4）をリング材２０5の内径（ｄｉ5）よりも値｜δ45｜だけ大きくし、リング材２０5の外径（ｄｏ5）をリング材２０6の内径（ｄｉ6）よりも値｜δ56｜だけ大きくして、最外層のリング材２０6以外のすべてのリング材２０1〜２０5を上述の内層側リング材としてもよい。この場合、一般に積層リング２全体の最弱部となる最内層のリング材２０1の強度を確保するために、最内層のリング材２０1と内層側から二番目のリング材２０2との間のオーバーラップ代δ12の絶対値｜δ12｜を積層リング２におけるすべてのオーバーラップ代δii+1の絶対値｜δii+1｜の中で最大となるように定めてもよい。また、“ｎ”が値４以上の整数であるときには、“ｍ”を値２からｎ−２までの整数の何れか一つとして、内層側リング２０mと外層側リング２０m+1との間のオーバーラップ代δmm+1を値０以上にして、両者の間にクリアランスが形成されるようにしてもよい。もちろん、１層目からｊ層目（ただし、“ｊ”は、１≦ｊ≦ｎ−２を満たす整数である）までのリング材について、内層側リング材２０jの外周長を外層側リング材２０j+1の内周長よりも長くして、１層目からｊ層目までのリング材を上述の内層側リング材としてもよい。
【００２７】
そして、本実施形態では、上述のような内層側リング材２０iとされる（外層側のリング材に圧入される）リング材の層位置や数、およびオーバーラップ代δii+1が、基本的に、予め定められた条件下における伝動ベルト１の使用時すなわち動力伝達時（無段変速機の動作時）に複数のリング材２０1〜２０6に生じる引張応力の最大値が予め定められた許容最大引張応力σｒｅｆを超えることがないように定められる。そして、外層側リング材２０i+1の内径ｄｉi+1と内層側リング材２０iの外径ｄｏiとの差であるオーバーラップ代δii+1の絶対値は、いわゆる公差範囲（基準値に対する許容範囲）内で生じるものよりも大きく、かつ積層リング２に張力を付与したときに外層側リング材２０i+1の内周面２１と内層側リング材２０iの外周面２２との接触状態が良好に保たれるように外層側リング材２０i+1に内層側リング材２０iを圧入可能とする範囲内（例えば１２０μｍ以下）に定められる。
【００２８】
ただし、オーバーラップ代δii+1（第ｉ層のリング材２０iの外周長と第ｉ＋１層のリング材２０i+1の内周長との差）を負側に大きくしすぎると、積層リング２の構成後に内層側リング材２０iが撓んで外層側リング材２０i+1と内層側リング材２０iとの密着性が損なわれてしまい、積層リング２に対するエレメント３の組み付けに手間を要するおそれがある。従って、オーバーラップ代δii+1を負側に大きくすること（リング材の圧入）による伝動ベルト１の使用時に複数のリング材２０1〜２０6に生じる引張応力の減少量には、積層リング２に対するエレメント３の組み付け性を確保する上での限界値（例えば１００ＭＰａ程度）があるといえる。このため、オーバーラップ代δii+1は、伝動ベルト１の使用時に複数のリング材２０1〜２０6に生じる引張応力の減少量が実験・解析により求められた限界値以下になるように、すなわち積層リング２を構成した際に外層側リング材２０i+1の内周長よりも長い外周長を有する内層側リング材２０iの外周面が当該外層側リング材２０i+1の内周面に全周にわたって接触する状態が保たれるように定められるとよい。これにより、複数のリング材２０1〜２０6のうち、直近外側のリング材２０i+1の内周長よりも長い外周長を有するリング材２０iの外周面を当該直近外側のリング材２０i+1の内周面に全周にわたって接触させることが可能となり、積層リング２に対するエレメント３の組み付け性を良好に保つことができる。このような観点から、本発明における「圧入」とは、直近外側のリング材の内周長よりも長い外周長を有する内側のリング材を当該直近外側のリング材に嵌め込んで内側のリング材を径方向内側へと収縮させると共に直近外側のリング材を径方向外側へと拡張することで内側のリング材の外周面を直近外側のリング材の内周面に全周にわたって接触させることをいう。
【００２９】
加えて、本実施形態では、積層リング２を構成する複数のリング材２０1〜２０6のうち、少なくとも最弱部となりがちな最内層のリング材２０1に対して、表層部に残留圧縮応力を付与するための表面処理であるショットピーニング（Shot Peening）が施される（図４における網掛け部参照）。これにより、表層部を硬化させると共に残留圧縮応力を付与して少なくとも最内層のリング材２０1の強度をより良好に高めることが可能となる。ショットピーニングは、いわゆるショットブラストに類する表面処理手法であり、小径（例えば、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）の例えば鋼製のボールを空気圧または機械な力により対象となるリング材の主に内周面２１および外周面２２に対して高速に投射して衝突させるものである。もちろん、このような表面処理は、複数のリング材２０1〜２０6のすべてに施されてもよく、複数のリング材２０1〜２０6に、このような表面処理が施されたものと、施されていないものとの双方が含まれていてもよい。なお、リング材２０1〜２０6の少なくとも何れかに施される表面処理は、当該リング材の表層部に残留圧縮応力を付与可能なものであれば、ショットピーニング以外の他の如何なる処理であってもよい。また、リング材２０1〜２０6の少なくとも何れか若しくはすべての表面に対して更に窒化処理が施されてもよい。これにより、リング材２０1〜２０6の少なくとも何れか若しくはすべての残留圧縮応力（強度）をより一層高めることができる。
【００３０】
このように、最内層（第１層）のリング材２０1に対して、ショットピーニングを施して残留圧縮応力を付与すれば最内層（第１層）のリング材２０1の残留圧縮応力が少なくとも内層側から２番目（第２層）のリング材２０2の残留圧縮応力よりも大きくなり、最内層のリング材２０1は、少なくとも第２層のリング材２０2よりも高い強度（耐力）を有することになる。そして、最内層のリング材２０1の外周長を第２層のリング材２０2の内周長よりも長くして最内層のリング材２０1が第２層のリング材２０2に圧入されるようにすれば、伝動ベルト１が組み立てられた際には、第２層のリング材２０2よりも内層側に配置される最内層のリング材２０1には、更に圧縮応力が付与されることになる。この結果、第２層のリング材２０2よりも内層側に配置される最内層のリング材２０1の強度を良好に高めることができるので、伝動ベルト１の耐久性をより向上させることが可能となる。また、第２層のリング材２０2の外周長を内層側から３番目（第３層）のリング材２０3の内周長よりも長くして第２層のリング材２０2が第３層のリング材２０3に圧入されるようにすれば、それによって最内層のリング材２０1および第２層のリング材２０2に更に圧縮応力が付与されることになるので、第３層のリング材２０3よりも内層側に配置される最内層のリング材２０1および第２層のリング材２０2の強度をより良好に高めることができるので、伝動ベルト１の耐久性をより一層向上させることが可能となる。
【００３１】
すなわち、最内層の第１層から予め定められた第ｍ層（ただし、“ｍ”は、値１から値ｎ−１までの整数のうちの何れか一つである）までのリング材２０1，…，２０mの表面に残留圧縮応力が第ｍ＋１層から第ｎ層のリング材２０m+1，…，２０nの残留圧縮応力よりも大きくなるようにショットピーニングが施すことにより、第１層から第ｍ層までのリング材２０1，…，２０mの強度（耐力）を第ｍ＋１層から第ｎ層までのリング材２０m+1，…，２０nよりも高くすることができる。また、“ｋ”を値１から値ｍまでの整数として、第ｋ層のリング材２０kの外周長を第ｋ＋１層のリング材２０k+1の内周長よりも長くすることにより、第ｋ層のリング材２０kが外周側（直近外側）の第ｋ＋１層のリング材２０m+1に対して圧入されることになり、伝動ベルト１が組み立てられた際には、第１層から第ｍ層までのリング材２０1，…，２０mに更に圧縮応力が付与され、それにより第１層から第ｍ層までのリング材２０1，…，２０mの強度をより一層高めることができる。従って、オーバーラップ代δii+1が上述の限界値を超える互いに隣接する１組のリングのうち、最外層の組の内層を第ｍ層とすると共に第１層から第ｍ層までのリング材２０1，…，２０mにショットピーニングを施し、ショットピーニングによる応力低減量を考慮しながら最内層（第１層）から最外層（第ｎ層）までのリング材２０1，…，２０nの応力が略一定になるように各層間のオーバーラップ代を設定してリング材２０1，…，２０nを組み立てればよい。これにより、全層のリング材２０1，…，２０nにショットピーニングを施す場合に比べて当該ショットピーニングの施工に伴うコストアップを抑制することが可能となり、全層のリング材の応力が略一定になるようにすべての層間で内層側のリング材を外層側のリング材に圧入する場合に比べて積層リング２に対するエレメント３の組み付け性を向上させることができる。なお、ショットピーニングによる引張応力の減少量にも限界値（例えば１００ＭＰａ程度）が存在しており、ショットピーニングのみにより圧入代が限界値を超えるｍ層に発生するベルト使用時の応力をゼロにすることはできない。このため、最内層から第ｍ層までのリング材にショットピーニングを施すと共に、最内層から第ｍ＋１層までの各層間でリング材の圧入を行うのである。そして、第１層から第ｍ層までのリング材２０1，…，２０mの表面にショットピーニングを施すことで、第１層から第ｍ層までのリング材２０1，…，２０mのそれぞれを外層側のリング材２０2，…，２０m+1に圧入することにより第１層から第ｍ層までのリング材２０1，…，２０mに対して付与すべき圧縮応力、すなわち内層側のリング材２０kの外周長と外層側のリング材２０k+1の内周長との差が大きくなる（オーバーラップ代δkk+1が負側に大きくなる）のを抑制することが可能となる。これにより、第ｍ＋１層よりも内側で互いに隣接するリング材同士間の密着性を良好に確保することができる。この結果、伝動ベルト１では、ショットピーニングを施工するリング材の数を抑えてコストアップを抑制すると共にリング材の密着性を良好に確保することで積層リング２に対するエレメント３の組み付け性を良好に保ちつつ、伝動ベルト１の使用時にリング材２０1，…���２０nで発生する引張応力を低減することが可能となる。
【００３２】
図５に、リング材の積層数ｎ＝６、ｍ＝３とし、第１層から第３層（第ｍ層）のリング材２０1，２０2，２０3に対して、ショットピーニングを施して残留圧縮応力を付与すると共に（図５における網掛け部参照）、第１層のリング材２０1を第２層のリング材２０2に、第２層のリング材２０2を第３層（第ｍ層）のリング材２０3に、第３層のリング材２０3を第４層（第ｍ＋１層）のリング材２０4にそれぞれ圧入し、更に、第４層（第ｍ＋１層）のリング材２０4を第５層（第ｍ＋２層）のリング材２０5に圧入することにより構成される積層リング２Ａを示す。
【００３３】
また、図５の例のように、ｎ”が値３以上の整数であると共に“ｍ”が値１から値ｎ−２までの整数のうちの何れか一つであるときには、第ｍ＋１層のリング材２０m+1の外周長を第ｍ＋２層のリング材２０m+2の内周長よりも長くすることで、伝動ベルト１が組み立てられた際に第ｍ＋１層のリング材２０m+1に更に圧縮応力を付与することができる。そして、このように伝動ベルト１の使用時にリング材で発生する引張応力が比較的小さい外層側（第ｍ層および第ｍ＋１層）のリング材２０m，２０m+1に対して外周長を直近外側のリング材２０m+1，２０m+2の内周長よりも長くする比較的低コストな加工を施すと共に、伝動ベルトの使用時にリング材で発生する引張応力が比較的大きい内層側（第１層から第ｍ層）のリング材２０1，…，２０mに対してショットピーニングを施すことで、ショットピーニングを施工するリング材の数を抑えてコストアップを抑制すると共にリング材の密着性を良好に確保することで積層リング２に対するエレメント３の組み付け性を良好に保ちつつ、伝動ベルト１の使用時にリング材２０1，…，２０nで発生する引張応力を良好に低減することが可能となる。
【００３４】
なお、図５の例では、第５層のリング材２０5と第６層のリング材２０6との間のオーバーラップ代δ56が正の値とされており、第５層のリング材２０5は第６層のリング材２０6に圧入されないが、第５層のリング材２０5と第６層のリング材２０6との間のオーバーラップ代δ56を負の値として、第５層のリング材２０5が第６層のリング材２０6に圧入されるようにしてもよい。また、オーバーラップ代δ45およびδ56を正の値として、第４層（第ｍ＋１層）のリング材２０4が第５層（第ｍ＋２層）のリング材２０5に圧入されず、かつ第５層のリング材２０5が第６層のリング材２０6に圧入されないようにしてもよい。更に、オーバーラップ代δ45を正の値とすると共にオーバーラップ代δ56を負の値として、第４層（第ｍ＋１層）のリング材２０4が第５層（第ｍ＋２層）のリング材２０5に圧入されず、かつ第５層のリング材２０5が第６層のリング材２０6に圧入されるようにしてもよい。そして、積層数ｎや、残留圧縮応力を付与するリング材の数ｍを任意に定めてもよいことはいうまでもない。
【００３５】
次に、図６および図７等を参照しながら、上述のオーバーラップ代δii+1の設定手順について説明する。
【００３６】
図６に示すように、ある内層側のリング材２０ａが外層側のリング材２０ｂに圧入されることとし、リング材の２０ａの外径を“ｄｏa（ｍｍ）”、厚みを“ｔa（ｍｍ）”、ヤング率を“Ｅa（ＭＰａ）”とし、リング材２０ａとリング材２０ｂとの間のオーバーラップ代を“δab”とし、リング材２０ｂの内径を“ｄｉb＝ｄｏa−δab（ｍｍ）”、厚みを“ｔb（ｍｍ）”、ヤング率を“Ｅb（ＭＰａ）”と表す。そして、内層側のリング材２０ａが外層側のリング材２０ｂに圧入されることにより、図７に示すように、内層側のリング材２０ａが値Δｄｏaだけ収縮し、外層側のリング材２０ｂが値Δｄｉbだけ拡張したと仮定し、更に、リング材２０ａおよび２０ｂが共に薄肉の部材であることを考慮してｄｏa＝ｄｉb，Ｅa＝Ｅb＝Ｅであるとすれば、内層側のリング材２０ａに作用する圧縮応力σaおよび外層側のリング材２０ｂに作用する引張応力σbを次式（１）のように表すことができる。
【００３７】
【数１】
2011092996.tif 000003
【００３８】
また、積層リング２がｎ個のリング材２０1，２０2，…，２０i，…２０nを積層してなるものである場合（ただし、ｉは、値１から値ｎ−１までの整数であり、リング材２０1が最内層のリング材であると共にリング材２０nが最外層のリング材である）、リング材２０iとリング材２０i+1との間のオーバーラップ代を内層側から“δ12，δ23，…，δii+1，…，δn-1n”とし、リング材２０iの外径を内層側から“ｄｏ1，ｄｏ2，…，ｄｏi，…，ｄｏn”とし、リング材一層あたりの厚みを“ｔ”とすると、リング材２０iとリング材２０i+1との間のオーバーラップ代δii+1の存在により当該オーバーラップ代δii+1の内側に発生する圧縮応力σａii+1および当該オーバーラップ代δii+1の外側に発生する引張応力σｂii+1を次式（２）のように表すことができる。
【００３９】
【数２】
2011092996.tif 000004
【００４０】
更に、リング材２０1，２０2，…，２０nのそれぞれを外層側のリング材２０2，２０3，…，２０nー1に圧入したときにリング材２０1，２０2，…，２０nに作用する応力は、上記式（２）における圧縮応力σａii+1および引張応力σｂii+1の和として、次式（３）のように表すことが可能である。そして、上記式（２）および（３）を用いることにより、予め定められた条件下における伝動ベルト１の動力伝達時（無段変速機の作動時）に複数のリング材２０1〜２０nに生じる引張応力の最大値が予め定められた許容最大引張応力σｒｅｆを超えないようにするオーバーラップ代δ12，δ23，…，δn-1nを設定することができる。
【００４１】
【数３】
2011092996.tif 000005
【００４２】
本実施形態では、上記式（２）および（３）を用いたオーバーラップ代δii+1の設定に先だって、予め定められた試験条件のもとで（例えば、無段変速機の入力トルクＴｉｎおよび入力軸回転数Ｎｉｎのそれぞれを予め定められた値として最大変速比または最小変速比で作動させたときに）既存の積層リングの各リング材に作用する最大引張応力を３次元有限要素解析あるいは実測により求め、求めた各リング材の最大引張応力から互いに隣接するリング材間の応力差を取得している。そして、取得したリング材間の応力差を基にオーバーラップ代δ12，δ23，…，δn-1nのベース値を定めた上で、当該ベース値を調整しながら上記式（２）および（３）を用いて、試験条件下で複数のリング材２０1〜２０nに生じる引張応力の最大値が許容最大引張応力σｒｅｆを超えないようにする最適なオーバーラップ代δ12，δ23，…，δn-1nを設定している。
【００４３】
例えば、互いに隣接するリング材同士間のオーバーラップ代δ12，δ23，δ34，δ45，およびδ56のすべてが０±α（μｍ）とされた６個のリング材２０1〜２０6（厚み：例えば１８０〜１９０μｍ程度、内径：例えば１９０〜２００ｍｍ程度）を積層してなる既存の積層リング２ｘ（ただし、“α”は、公差範囲を規定する値であり、例えば１０（μｍ）程度とされる、以下同様）では、無段変速機の入力トルクＴｉｎを所定値Ｔ１とすると共に入力軸回転数Ｎｉｎを所定値Ｎ１として最大変速比で作動させたときにリング材２０1〜２０6のうちの最内層のリング材２０1に作用する引張応力が最大となる。そして、このような積層リング２ｘのリング材間の応力差を３次元有限要素解析あるいは実測に取得した上で、上記式（２）および（３）を用いることにより、例えば、オーバーラップ代δ12，δ23，δ34，δ45，およびδ56をδ12＝−４０±α（μｍ），δ23＝−４０±α（μｍ），δ34＝−４０±α（μｍ），δ45＝−４０±α（μｍ），δ56＝−４０±α（μｍ）と定めれば、すべてのリング材２０1〜２０6にショットピーニングを施すことなく、この試験条件下で最内層のリング材２０1に作用する最大引張応力をおよそ１００ＭＰａ低減して許容最大引張応力σｒｅｆの範囲内に収めることができる。
【００４４】
また、上述の積層リング２ｘでは、無段変速機の入力トルクＴｉｎを所定値Ｔ２（例えばＴ２＞Ｔ１）として作動させたときにもリング材２０1〜２０6のうちの最内層のリング材２０1に作用する引張応力が最大となる。このような試験条件下では、最内層のリング材２０1にのみショットピーニングを施すと共に、積層リング２ｘのリング材間の応力差と上記式（２）および（３）とを用いて、オーバーラップ代δ12，δ23，δ34，δ45，およびδ56をδ12＝−３０±α（μｍ），δ23＝−３０±α（μｍ），δ34＝−３０±α（μｍ），δ45＝−３０±α（μｍ），δ56＝−３０±α（μｍ）とすることで、最内層のリング材２０1に作用する最大引張応力をおよそ１５０〜２００ＭＰａ低減して許容最大引張応力σｒｅｆの範囲内に収めることができる。また、伝動ベルト１の使用時にリング材で発生する引張応力が外層側から内層側に向かうにつれて大きくなる場合には、最内層から第ｍ層までのリング材に対するショットピーニングによる応力の低減分を加味してベルト使用時の全層のリング材の応力が概ね一定になるように、例えば、オーバーラップ代δ12，δ23，δ34，δ45，およびδ56を外層側から内層側に向かうつれて負側に大きくなるように、δ12＝−４０±α（μｍ），δ23＝−３０±α（μｍ），δ34＝−２０±α（μｍ），δ45＝−１０±α（μｍ），δ56＝０±α（μｍ）としてもよい。なお、ショットピーニングを行う際のショット数は任意に設定可能であるが、好ましくは、ショットピーニングによる引張応力の減少量を最大とするショット数に設定される。これにより最内層から第ｍ層までのリング材に作用する最大引張応力を低減して許容最大引張応力σｒｅｆの範囲内に収めると共に、伝動ベルト１の使用時に各リング材２０1〜２０6で発生する引張応力を概ね一定にすることができる。
【００４５】
以上説明したように、本発明による伝動ベルト１を構成する積層リング２は、弾性変形可能な複数のリング材２０1〜２０6を積層することにより構成されるものであり、複数のリング材２０1〜２０6のうちの最外層のリング材２０6以外の少なくとも何れか一つである内層側リング材２０iの外周長が当該内層側リング材２０iの外周面２２と接する内周面２１を有するリング材である外層側リング材２０i+1の内周長よりも長くなっている。これにより、積層リング２を構成するに際して、内層側リング材２０iは、外層側リング材２０i+1に対して圧入され、内層側リング材２０iの更に内層側にリング材が存在すれば、一般的に内層側リング材２０iよりも内層側のリング材も外層側のリング材に対して圧入される。従って、伝動ベルト１が組み立てられた際には、外層側リング材２０i+1よりも内層側に配置されるリング材に対して圧縮応力が付与されることになる。この結果、外層側リング材２０i+1よりも内層側に配置されるリング材の強度を高めることができるので、伝動ベルト１の耐久性をより向上させることが可能となる。
【００４６】
また、内層側リング材２０iおよび外層側リング材２０i+1が真円状を呈するときに、内層側リング材２０iの外径ｄｏiが外層側リング材２０i+1の内径ｄｉi+1よりも大きくなるようにすることで、内層側リング材２０iの外周長を外層側リング材２０i+1の内周長よりも長くすることが可能となる。更に、伝動ベルト１において、複数のリング材２０1〜２０6のうちの最内層のリング材２０1の外周長を内層側から二番目のリング材２０2の内周長よりも長くすれば、一般に積層リング２の最弱部となる最内層のリング材２０1の強度を良好に確保することが可能となる。そして、複数のリング材２０1〜２０6のうちの少なくとも何れか一つに対して、表層部に残留圧縮応力を付与するための表面処理を施せば、当該リング材の強度をより良好に高めることが可能となる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。また、発明を実施するための形態欄に記載されたものは、あくまで発明の概要の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、伝動ベルトの製造産業において利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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